CN106014844B - 波浪能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种波浪能发电装置，包括多套波浪能收集单元，单套波浪能收集单元包括一浮舱、用以对该浮舱进行竖直限位和水平定位的竖直限位组件和水平定位组件，该水平定位组件包括竖直固定在海底的至少一个桩，浮舱通过连接件与这至少一个桩连接。利用水平定位组件和竖直限位组件来实现浮舱的水平定位和竖直限位，使多套波浪能收集单元能够单独固定在海底上、并实现定点固定，能够避免波浪能收集单元随波浪漂移碰撞，有利于集中规模化建造大型波浪发电站。

Description

波浪能发电装置
技术领域
本发明涉及一种波浪能发电装置。
背景技术
波浪发电始于20世纪70年代，以日、美、英、挪威等国为代表，现有技术中存在各式规模不同的波浪发电装置，其中以点头鸭式、震荡浮体式、震荡水柱式、海蛇式、海蚌式、软袋式等最为代表，其中，
1)点头鸭式波浪发电设备，主要利用了波浪的液位差，鸭头凸起部分跟随波浪做上下点头运动，收集波浪高低液位差的势能；
2)震荡浮体式波浪发电设备，利用浮体随波浪液位的高低运动来采集波浪的高低液位差的势能；
3)震荡水柱式波浪发电设备，利用波浪的高低液位差挤压空气实现对波浪势能的采集；
4)海蛇式波浪发电设备，通过前后浮体随波浪的高低运动、带动铰接连接点的液压缸往复运动、从而产生液压能，利用前后波浪的波峰和波谷的液位差进行发电，采集波浪高低液位差的势能；
5)海蚌式波浪发电设备通过蚌体随波浪的涌动往复摆动推动下端的液压缸产生能量，采集波浪的动能；
6)软袋式波浪发电装置，随着波浪动能的涌动推动软袋内空气流动，流动的空气推动后端的叶轮产生动能，采集的是波浪向前涌动的动能。
上述点头鸭式、震荡浮体式、震荡水柱式技术为主要采集或转化波浪高低水位差的势能，海蚌式、软袋式主要采集波浪涌动的动能。然而这些波浪发电装置通常仅被在竖直方向上进行定位或直接漂浮在海平面上，容易随波浪漂移发生碰撞或被海浪冲走，同时，也不利于集中规模化建造大型波浪发电站。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于，提供一种能够稳定定位有利于规模化建造的波浪能发电装置。
本发明提供了一种波浪能发电装置，包括多套波浪能收集单元，单套波浪能收集单元包括一浮舱，还包括用以对该浮舱进行竖直限位的竖直限位组件和用以对所述浮舱进行水平定位的水平定位组件。
采用这种结构，主要利用水平定位组件实现水平定位、利用竖直限位组件实现限位定位，使所述浮舱在定位点只能上下浮动、不会随海浪前后、左右漂移，如此，使波浪发电装置的多套波浪能收集单元能够单独固定在海底上并实现定点固定，避免波浪能收集单元随波浪漂移碰撞，多套波浪能收集端缘互不干扰独立工作，采集到的能量集中到发电平台上，有利于在有限海域内密集的建造波浪采集单元，进而集中规模化建造大型波浪发电站。同时，由于采用上述结构，使波浪能收集单元在极端海况下还可保持结构稳定，进而起到停机保护的目的。
优选的，所述水平定位组件包括竖直固定在海底的至少一个桩，所述浮舱通过连接件与这至少一个桩连接。
采用这种结构，所述浮舱通过连接件与竖直固定在海底的至少一个桩连接，如此，可实现多套波浪能收集单元能够单独固定在海底上并实现定点固定，能够避免波浪能收集单元随波浪漂移碰撞，多套波浪能收集端缘互不干扰独立工作，有利于集中规模化建造大型波浪发电站。
优选的，所述至少一个桩为多个，这多个桩沿所述浮舱的长度方向并排设置。
采用这种结构，由于多个桩沿所述浮舱的长度方向并排设置，使所述浮舱所受的水平作用力均匀分布，进而使所述浮舱受力均匀。
优选的，在所述至少一个桩与所述浮舱之间设有至少一个连杆，并且所述连杆的两端分别与所述桩和浮舱转动连接或铰接，由所述至少一个连杆构成所述连接件。
采用这种结构，能够实现对所述浮舱进行水平方向上的定位。
优选的，所述至少一个连杆为两个，这两个连杆的前端在所述浮舱上间隔设置，它们的后端在所述桩上聚集在一起。
采用这种结构，在所述浮舱与单个桩之间形成三角形分布的连接结构，这种结构的稳定性较好，有利于提高水平定位组件对浮舱进行水平定位的稳定性。
优选的，在相邻两个所述桩之间设有连接两者的平衡连杆。
采用这种结构，在相邻两个所述桩、所述平衡连杆、连接件形成三角形结构，这种结构的稳定性较好，有利于提高水平定位组件对浮舱进行水平定位的稳定性。
优选的，所述连接件和/或平衡连杆由弹性连杆构成。
采用这种结构，弹性连杆是一种受到巨大外力时在一定范围内可以改变长度的连杆，波浪能发电装置受到巨大冲击时通过该弹性连杆可卸荷掉连杆所受的峰值力矩，避免连杆断裂。
优选的，在所述至少一个桩的位于海平面以上的部分上安装有风能采集单元和太阳能采集单元。
采用这种结构，可实现一桩多用，提升发电效率，降低千瓦造价，适合建造大规模综合化海上发电平台。
优选的，所述竖直限位组件包括一竖直设置在所述浮舱下方的液压缸，该液压缸的两端分别与海底和所述浮舱转动连接或铰接。
优选的，在所述浮舱内还设有与所述液压缸配套设置、用于控制所述液压缸伸长以托举所述浮舱使其离开水面的液压系统。
采用这种结构，正常发电状态下所述液压缸用于将波浪的势能转化成液压能用于发电，当波浪能发电装置需要维护和检修时，液压系统控制所述液压缸伸长，通过伸长后的所述液压缸托举浮舱离开水面，则浮舱不随波浪的涌动而摆动，便于对波浪能发电设备进行维护保养和检修。
附图说明
图1为波浪能发电装置的俯视斜视图；
图2为图1所示波浪能发电装置的前视图；
图3为单套波浪能收集单元的部分剖视图；
图4为波浪能发电装置处于正常发电状态下的示意图；
图5为波浪能发电装置处于停机保护状态下的示意图；
图6为波浪能发电装置处于检修状态下的示意图。
具体实施方式
下面参照图1～6对本发明的具体实施方式进行详细的说明。在下述描述中，波浪的涌动方向为图1～图6中由左向右，所述前端是指图1～图6中的左侧，所述后端是指图1～图6中的右侧。所述纵向是指垂直或近似垂直于海平面的方向，所述横向是指平行或近似平行于海平面的方向。
本发明所述波浪能发电装置是一种固定在海底上的大型波浪发电阵列，包括呈矩阵形排列的多套波浪能收集单元1、设置在这多套波浪能收集单元1之间并集发电站、升压站及集中控制平台于一体的发电平台2，多套波浪能收集单元将波浪能化成液压能，这部分液压能再集中到发电平台2上，由发电平台2将液压能转化成电能。
如图1～图3所示，单套波浪能收集单元1包括一横向设置的浮舱3，本实施例中，浮舱3是纵截面呈横向设置的长椭圆形或梭形的柱状壳体，在浮舱3上通常设有动能收集组件和/或势能收集组件。在浮舱3的底部下表面上于前后方向上近似居中设有一液压缸5，该液压缸5为伸缩液压缸，液压缸5的顶端与浮舱3转动连接或铰接，液压缸5的底端直接或通过连杆间接地转动连接或铰接在海底上，由前述液压缸5构成所述竖直限位组件，它主要用以采集波浪势能和对浮舱3进行竖直方向上的限位。在浮舱3内还设有与液压缸5配套设置的液压系统51，该液压系统51主要通过改变压强来增大液压缸5对浮舱3的作用力，用于控制液压缸5伸长以托举浮舱3使其离开水面，液压系统51可采用现有技术中的结构来实现，故在此不做赘述。
波浪能发电装置还包括置于浮舱3的后方并沿浮舱3的长度方向并排设置的多个桩6，这多个桩6均沿竖直方向设置，它们的底端通常通过连接件固定在海底上，相邻两个桩6之间设有连接两者的平衡连杆62，该平衡连杆62的两端与相邻两个桩6固定连接或铰接。在单个桩6与浮舱3之间设有两个连杆61，这两个连杆61的前端分别与浮舱3的后端转动连接或铰接，并且它们的前端在浮舱3上间隔设置，前述两个连杆61的后端在对应桩6上聚集在一起，并且前述两者分别与对应桩6转动连接或铰接。由前述多个桩6、多个连杆61、平衡连杆62共同构成所述水平定位组件，它们主要用以对浮舱3进行水平方向上的定位。前述连杆61、平衡连杆62可由普通连杆或弹性连杆构成，优选由弹性连杆构成，该弹性连杆是一种受到极大外力时在一定范围内可以改变长度的连杆，波浪能发电装置受到瞬间冲击时通过该弹性连杆可卸荷掉连杆所受的峰值力矩，避免连杆断裂。另外，在前述至少一个桩6的位于海平面以上的部分上还安装有风能采集单元和太阳能采集单元。
如图4和图5所示，由于液压缸5的两端分别与浮舱3和海底转动连接或铰接、连杆61的两端分别与浮舱3和桩6转动连接或铰接、平衡连杆62的两端与相邻两桩6转动连接或铰接，且连杆61、平衡连杆62优选由弹性连杆构成，有利于处于正常发电状态和停机保护状态下的波浪能发电装置在波浪冲击下可以在一定范围内进行任意角度的扭动，始终保持波浪能发电装置整体结构的稳定性。
如图6所示，当波浪能发电装置需要维护和检修时，液压系统51控制液压缸5伸长，通过伸长后的液压缸5托举浮舱3离开水面。由于此时浮舱3离开水面，浮舱3不随波浪的涌动而摆动，便于对波浪能发电设备进行维护保养和检修。
采用本发明所述波浪能发电装置具有如下技术效果：
1)、波浪发电装置的能量收集组件(例如，浮舱3)主要利用水平定位组件实现水平定位、利用竖直限位组件实现竖直限位，如此，使波浪发电装置的多套波浪能收集单元能够单独固定在海底上并实现定点固定，避免波浪能收集单元随波浪漂移碰撞，多套波浪能收集端缘互不干扰独立工作，采集到的能量集中到发电平台上，有利于在有限海域内密集的建造波浪采集单元，进而集中规模化建造大型波浪发电站。同时，由于采用上述结构，使波浪能收集单元在极端海况下还可保持结构稳定。
2)、通过前述结构描述可以得出，在每个桩6与浮舱3之间通过两个连杆61形成三角形结构，在相邻两个桩与浮舱3之间通过两个连杆61、一平衡连杆62亦形成三角形结构，这种结构的稳定性较好，有利于提高水平定位组件对浮舱3进行水平定位的稳定性。
3)、在水平定位组件的至少一个桩的位于海平面以上的部分上还安装有风能采集单元和太阳能采集单元，实现一桩多用，提升发电效率的同时降低了设备的千瓦造价成本，适合建造收集波浪能、风能、太阳能的大规模综合化海上发电平台。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种波浪能发电装置，包括多套波浪能收集单元(1)，单套波浪能收集单元(1)包括一浮舱(3)，其特征在于，
所述单套波浪能收集单元(1)还包括用以对所述浮舱(3)进行竖直限位的竖直限位组件和用以对所述浮舱(3)进行水平定位的水平定位组件，
所述浮舱(3)是纵截面呈横向设置的长椭圆形或梭形的柱状壳体，
所述水平定位组件包括竖直固定在海底的至少一个桩(6)，所述浮舱(3)通过连接件与这至少一个桩(6)连接，所述至少一个桩(6)为多个，这多个桩(6)沿所述浮舱(3)的长度方向并排设置，
在单个所述桩(6)与所述浮舱(3)之间设有至少一个连杆(61)，并且所述连杆(61)的两端分别与所述桩(6)和浮舱(3)转动连接或铰接，由所述至少一个连杆(61)构成所述连接件，所述至少一个连杆(61)为两个，这两个连杆(61)的前端在所述浮舱(3)上间隔设置，它们的后端在所述桩(6)上聚集在一起。
2.根据权利要求1所述的波浪能发电装置，其特征在于，在相邻两个所述桩(6)之间设有连接两者的平衡连杆(62)。
3.根据权利要求2所述的波浪能发电装置，其特征在于，所述连接件和/或平衡连杆(62)由弹性连杆构成。
4.根据权利要求1所述的波浪能发电装置，其特征在于，在所述至少一个桩(6)的位于海平面以上的部分上安装有风能采集单元和太阳能采集单元。
5.根据权利要求1所述的波浪能发电装置，其特征在于，所述竖直限位组件包括一竖直设置在所述浮舱(3)下方的液压缸(5)，该液压缸(5)的两端分别与海底和所述浮舱(3)转动连接或铰接。
6.根据权利要求5所述的波浪能发电装置，其特征在于，在所述浮舱(3)内还设有与所述液压缸(5)配套设置、用于控制所述液压缸(5)伸长以托举所述浮舱(3)使其离开水面的液压系统(51)。
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